Physica Medica - Vol. XIV, N. 1, January-March 1998 The use of Monte Carlo Technique for the determination of Tissue - Air Ratios (TAR) in diagnostic energy range N. Meriç 1 , D. Bor 2 , N. Büget 3 , M. Özkırlı 2 1. University of Ankara, Faculty of Science, Department of Phvsics, 06100, Besevler - Ankara, Turkey 2. Turkish Atomic Energy Authority, 06100, Besevler - Ankara, Turkey- 3. University of Ankara, Faculty of Science, Department of Engineering Physics, 06100, Besevler-Ankara, Turkey Manuscript received: January 28. 1997; revised: June 25, 1997. August 28. 1997 and November 19, 1997. Accepted for publication: January 5. 1998. Abstract The Monte Carlo Technique has been applied to the calculation of tissue air ratios for a range of irradiation conditions relevant to diagnostic radiology. In order to make a direct comparison with the previously published data, measurements have been carried out at similar X-ray beam qualities and field sizes. An excellent agreement has been reached between our Monte Carlo calculations and experimental results as well as with the reported values. Since the Monte Carlo Technique eliminates the instrumental problems, it can be used for the derivation of TAR values relevant to diagnostic radiology with an uncertainly of less than 10%. KEY WORD: Monte Carlo calculations, TAR data, dose measurements. 1. Introduction Diagnostic x-ray procedures are significant sources of radiation exposure to both patients and medical personnel. The determination or at least a realistic estimation of the radiation dose to patient in x- ray diagnosis is important due to the following needs [1]: -To check the performance of new or modified equipment or techniques, -To compare the dose range for a given procedure at one facility with national standards, -To educate radiological personnel with regard to patient dose, -To decide whether to carry out, modify or cancel a proposed study such as examination of the pelvic region of a pregnant or potentially pregnant wom- an, -To determine the dose already received by an em- bryo or fetus Direct measurement of dose during the examina- tion with the dosimeters attached to one or more points on the patient skin (or phantom) can be carried out, but limited to only superficial organs such as, eyes, breast, testes etc. On the other hand, results are also useful in comparing the technical factors as well as skin exposures for average patients from specific x- ray system to the typical exposure [2,3]. Thermolu- minescence dosimetry (TLD) is almost always the method of choice for direct measurements. However ion chambers may also be used in which the immedi- ate reading is available, unlike TLD. A radiation risk to the patient is expressed more directly by the organ doses and anthropomorphic phantoms have been used for the measurement of or- gan doses during the radiographic examinations [4,5]. In this respect, ICRP has introduced the effective dose concept which is used to relate the risk from partial body radiation dose to that from an equivalent whole- body dose [6]. Mean organ doses in various organs and for vari- ous diagnostic x-ray procedures have been calculated using Monte Carlo techniques and mathematical phan- toms. In the mathematical models mathematical ex- pressions representing planes, cylindrical, conical, elliptical or spherical surfaces are used to describe idealized arrangements of body organs. More recent- ly, tomographic models have been developed, which use computed tomography (CT) data of real persons to provide three dimensional representation of the body [7-10]. Tables giving the mean absorbed dose in a number of organs at an air kerma of 1 Gy measured free-in-air, at skin entrance under different conditions of beam quality and field size have been prepared with these mathematical methods. Air kerma at the skin entrance can be measured with a suitable ion cham- ber or if the measurement is not possible, typical ex- posure values can be taken from the published data [10]. Another quantity, the dose area product is a use-